嵌入式机载飞行控制器设计与应用

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摘 要

ABSTRACT

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注释表

缩略词

1 第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 无人机发展现状

1.3 飞行控制系统研究现状

1.3.1 飞行控制器硬件发展

1.3.2 飞行控制器软件发展

1.4 研究内容与章节安排

2 第二章 嵌入式处理器与中断机制

2.1 引言

2.2 STM32F4微处理器

2.2.1 芯片供电电路

2.2.2 外部高速晶振电路

2.2.3 参考电压电路

2.2.4 复位电路

2.3 Cortex-M4处理器

2.3.1 操作模式和状态

2.3.2 调试与跟踪特性

2.3.3 浮点运算单元

2.4 中断异常机制

2.4.1 中断管理

2.4.2 中断处理

2.4.3 中断机制与任务调度

2.5 本章小结

3 第三章 任务周期与定时机制

3.1 引言

3.2 Systick与任务周期执行

3.2.1 Systick系统定时器

3.2.2 任务周期执行

3.3 通用定时器

3.3.1 时基单元

3.3.2 PWM输出

3.3.3 PWM输入捕获

3.4 遥控器指令捕获

3.4.1 遥控器信号输入电路

3.4.2 操纵方式与模式切换

3.4.3 程序设计流程

3.5 控制器输出

3.5.1 PWM输出电路

3.5.2 控制器输出分配

3.5.3 程序设计流程

3.6 本章小结

4 第四章 状态测量、存储与数据通信

4.1 引言

4.2 电压监测

4.2.1 电压转换电路

4.2.2 电压测量电路

4.2.3 程序设计流程

4.3 电机转速测量

4.3.1 电机转速测量电路

4.3.2 程序设计流程

4.4 板载传感器

4.4.1 芯片外围电路

4.4.2 IIC串行总线

4.4.2 程序设计流程

4.5 MicroSD卡数据读写

4.5.1 MicroSD卡电路

4.5.2 程序设计流程

4.6 串口通信

4.6.1 电平转换电路

4.6.2 程序设计流程

4.7 本章小结

5 第五章 导航传感器与位姿信息解算

5.1 引言

5.2 惯导与姿态信息解算

5.2.1 惯导与姿态解算

5.2.2 磁强计校准

5.3 GPS与位置、速度信息解算

5.4 高度信息解算

5.5 本章小结

6 第六章 控制律算法与程序实现

6.1 引言

6.2 PID控制器

6.3 姿态控制回路

6.4 轨迹控制回路

6.5 控制律算法实现

6.6 飞控软件实现

6.6.1 任务实现方式

6.6.2 程序流程

6.7 本章小结

7 第七章 控制器实现与系统应用

7.1 引言

7.2 飞行控制器系统实现

7.2.1 分体式结构

7.2.2 飞控计算机实现

7.2.3 硬件功能测试

7.3 旋翼操纵试验平台

7.4 无人浮升一体飞行器吊舱系统

7.4.1 无人浮升一体飞行器

7.4.2 吊舱推进系统与姿态控制系统

7.4.3 系统集成与飞行试验

7.5 新概念涵道共轴无人直升机

7.5.1 动力与姿态控制系统

7.5.2 系统集成与飞行试验

7.6 本章小结

8 第八章 全文总结

8.1 研究工作总结

8.2 本文创新点

8.3 不足与后续工作展望

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文